基于湿热环境下的碳纤维复合材料力学性能研究及老化寿命预测

对T700/TDE-86碳纤维复合材料开展人工加速湿热老化试验,通过对比分析复合材料老化前后剖面形貌和物理化学特性,探讨了复合材料的吸湿扩散行为,研究了复合材料力学性能演变规律;并构建剩余强度计算模型,结合环境系数预测了湿热环境下复合材料的老化寿命。结果表明：复合材料吸湿率随老化时间延长而逐渐增大直至趋于平缓,符合Fick扩散定律;相对于未进行湿热老化的复合材料,经60℃、95%RH湿热环境老化后的复合材料各力学性能均有所下降,其中剪切强度最为严重,老化64 d后其强度下降率高达25%;基于剩余强度与环境系数预估的T700/TDE-86碳纤维复合材料寿命期限约为30年,为树脂基复合材料未来服役可靠性奠定了基础。     

振动辅助钻削对CFRP/钛合金叠层结构孔径阶差影响规律实验研究

在飞机部件装配过程中,CFRP/钛合金叠层结构的连接十分常见,而由于两种材料迥然不同的材料性能,导致制孔后存在孔径阶差,严重影响了CFRP/钛合金结构的疲劳强度。本文开展了低频轴向振动辅助钻削的正交实验,分析了低频振动辅助钻削工艺参数与切削力和切屑形态的关系以及工艺参数对CFRP/钛合金孔径阶差的影响。结果表明,由于低频振动辅助钻削刀具的周期性进给,钛合金切屑由连续长切屑变为扇形短屑,减少了对CFRP的扩孔效应,钻削区域切削热降低,平均轴向力降低;另外,振幅和进给量对孔径阶差的影响较为显著,而主轴转速的影响较小,且孔径阶差随着振幅的增大先减小后增大,随着进给量的增大而增大。通过试验验证和分析,确定面向孔径控制的最优工艺参数组合方案：主轴转速为600 r/min、进给量为0.02 mm/r、振幅为150μm。     

偏置抛物面卫星天线反射器固化变形分析

偏置抛物面卫星天线反射器由碳纤维预浸料铺制而成,在固化过程中通常会出现热变形、固化收缩变形及机械变形等,且过大的变形会导致反射器反射信号产生偏差。为了有效预测天线反射器在热压罐固化过程中的变形,本文采用线性黏弹性本构模型表征纤维增强复合材料在固化过程中的应力-应变关系。采用顺序热-力耦合分析法,对天线反射器内部温度场、固化度场及位移场的分布进行建模,并对铺层结构及降温速率对天线反射器变形的影响开展研究。结果表明：相较于纯0°铺层结构,正交和准各向同性铺层天线反射器z向变形量减小了51%以上,且降低降温速率有助于提高天线反射器的固化型面变形。     

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料自动铺放技术研究进展

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料具有力学性能优异、使用温度区间广、可二次加工等独特性能优势,在航空等领域取得了长足发展.为进一步提高该类材料的生产加工效率,以自动铺放技术为代表的自动化加工技术成为当前研究的热点.本文在介绍了自动铺放技术的相关概念和连续纤维增强热塑性树脂基复合材料相关材料体系的基础上,总结了自动铺放技术...     

超弹性N形杆纯弯曲力矩理论建模和试验验证

为了使N形杆在空间结构中顺利展开,对其缠绕过程中的力学特性进行了分析.基于协变基向量法建立了纯弯曲条件下各向同性单片带簧在缠绕时应变能理论模型,并采用最小势能原理推导了弯矩的理论模型,然后通过拟合曲率推导了N形杆缠绕时的理论模型.研制了4根N形杆样件,并搭建了试验平台,使用数显式推拉力计分别对杆件在缠绕过程的拉力进行了...     

复合材料不同截面空心柱体压溃吸能特性研究

对圆形截面和正六边形截面碳纤维复合材料空心柱体的压溃吸能特性优劣进行研究。以约束相同质量、相同铺层的方式,分别研究单胞及按蜂窝阵列排列多胞结构2种情况下的吸能特性,并通过 ANSYS 有限元分析及实物试验辅证,得出相同铺层方式不同截面的复合材料空心柱体性能优劣。单胞结构性能结果为,圆截面单胞空心柱体的压溃吸能效果优于正六边形截面的效果:按蜂窝阵列排列多胞结构性能结果为,正六边形截面蜂窝结构压溃吸能能力优于圆截面类蜂窝结构。     

航空复材构件R区相控阵超声检测研究进展

航空碳钎维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)构件通常具有几何形状复杂的R区结构,提高该区域缺陷检测质量对于保证航空构件的承载性能至关重要。本文结合声学建模及声传播规律仿真分析,确认了CFRP构件R区同时存在叠层、曲面及弹性各向异性3方面特点,导致超声波垂直入射难、声传播路径扭折、结构噪声强和声耦合效果差等问题。基于相控阵超声检测(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)技术,针对R区尤其是变厚度、变曲率和变角度情况下缺陷检测难题,重点综述了换能器研发、基于信号后处理的超声成像、固体柔性耦合介质及辅助工装研发等方面的研究进展,分析了当前研究存在的主要问题及未来发展方向。